Imaginez des vêtements qui pourraient libérer de la chaleur pour vous garder au chaud, ou un pare-brise de voiture capable de stocker l’énergie solaire et de la relâcher instantanément en cas de gel. Ces scénarios dignes d’un film de science-fiction sont désormais envisageables dans un avenir proche. Une équipe de recherche du MIT (Massachusetts Institute of Technology) a en effet mis au point un nouveau matériau permettant de stocker la chaleur solaire sur de longues périodes et de la restituer sur demande.

Stockage thermique et variation moléculaire

Publiée dans la revue scientifique Advanced Materials Energy, l’étude des professeurs Jeffrey Grossman et David Zhitomirsky du MIT, considère le stockage de la chaleur solaire comme une variation chimique. Une idée déjà développée dans les batteries pour le stockage de l’énergie électrique et adaptée ici à l’énergie thermique.

Considérant que la chaleur se dissipe inévitablement avec le temps – peu importe la qualité de l’isolation qui l’entoure -, un système de stockage de produits chimiques pourrait, selon le MIT, conserver l’énergie indéfiniment dans une configuration moléculaire stable. En pratique, lorsque les molécules sont exposées à la lumière du soleil, leur état change peu à peu vers une configuration “chargée” stable pour de longues périodes. A l’inverse, si les molécules sont exposées à une petite décharge de chaleur, une réaction se déclenche et l’ensemble se met à rendre toute la chaleur qu’il a accumulé. Chaleur qui peut donc être utilisée pour chauffer ou produire de l’électricité.

Ces solutions de stockage basées chimiquement et plus connues sous l’appellation de “combustibles solaires thermiques”, avaient déjà été développées auparavant mais se trouvaient alors fortement limitées par leur état liquide. Ces matériaux étaient en effet destinés à une utilisation liquide et présentaient peu d’intérêt dans leur application à l’état solide. La nouvelle approche du MIT est la première basée dès le départ sur un matériau solide et propose de plus un élément en polymère, peu coûteux et facile à produire à l’échelle internationale.

Une première application possible dans le secteur automobile

Le principal défi consistait pour les chercheurs à concevoir un matériau accumulateur de chaleur solaire à la fois pratique d’utilisation et de forte densité énergétique. Partant des matériaux appelés azobenzènes qui changent leur configuration moléculaire en réponse à la lumière, les chercheurs ont par la suite modifié la composition chimique de la matière afin d’améliorer sa densité énergétique, sa capacité à former des couches lisses, transparentes, et sa réactivité à l’impulsion d’activation thermique.

“Ce travail présente une voie intéressante pour la récolte et le stockage d’énergie simultanée dans un seul matériau”, souligne Ted Sargent, professeur à l’Université de Toronto.

L’équipe continue pour sa part de travailler à l’amélioration des propriétés du film afin d’optimiser sa transparence. Il peut à ce jour libérer une vague de chaleur d’environ 10 degrés Celsius au-dessus de la température ambiante.

Si les applications envisagées de cette technologie sont multiples aussi bien dans la production de chaleur que d’électricité, ce film plastique pourrait être appliqué au pare-brise de voiture et servir de système autonome de dégivrage, ou au fenêtre des maisons comme système de chauffage d’intérieur. Le constructeur automobile allemand BMW, commanditaire de cette recherche, a déjà fait part de son intérêt pour cette découverte.

Crédits photo : MIT